DE2727101B2

DE2727101B2 - Vorrichtung zum synchronen Verschwenken von Paneelen für insbesondere Solarzellen

Info

Publication number: DE2727101B2
Application number: DE2727101A
Authority: DE
Inventors: Claude Cannes-La-Bocca Chenin; Jean-Claude Albert Mandelieu Vermalle
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1980-08-14
Also published as: US4148163A; DE2727101C3; FR2354925B1; FR2354925A1; DE2727101A1; GB1535652A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum synchro- '^r> nen gegenseitigen Verschwenken von Paneelen für insbesondere Solarzellen der im Patentanspruch I angegebenen Gattung.

Die Inbetriebnahme von Solarzellen-Paneelen an Raumfahrzeugen muß mit höchster Zuverlässigkeit und «<> Genauigkeit erfolgen, da die Stromversorgung der verschiedenen Systeme im Raumkörper von dem Betrieb der Solarzellen abhängt. Dabei kommt der genau synchronisierten Auf- und Einfaltbewegung der aus Paneelen gebildeten Solarzellen-Ausleger eine ⁴^ besondere Bedeutung zu, da durch ein ungleichmäßiges oder unvollständiges Auffalten nicht nur die Stromerzeugung beeinträchtigt, sondern darüber hinaus aufgrund der entsprechenden Massenverteilung auch nachteilige dynamische Effekte sich ergeben können.

Zur Erzielung einer synchronisierten Aus- und Einfaltbewegung der einzelnen Paneele sind bereits Einrichtungen bekannt (US-PS 23 25 483 und DE-AS 20 21 580), bei denen zwischen den jeweils sich über die gesamten Längsseiten der Paneele erstreckenden ^r>c> Gelenken benachbarter Paneele Federelemente in Form von gewickelten Torsionsfedern bzw. von Drehstäben vorgesehen sind, welche nach Lösen einer Verriegelung eine Aufschwenkbewegung bewirken. Als zusätzlicher Antrieb und zur Synchronisation sowie ^b0 auch zum Zusammenfalten der Paneele ist zusätzlich ein einziger elektrischer Antriebsmotor vorgesehen, welcher über entweder einen durchgehenden oder mehrere gesonderte Treibriemen und an den Gelenkachsen befestigte Riemenscheiben auf die Bewegungsabläufe ^hr> zwischen den einzelnen Paneelen einwirkt. Dabei kann entweder ein einziger durchgehender Riementrieb an einer Schmalseite der Paneele vorgesehen sein (US-PS 35 25 483), oder es kann jeweils ein gesondertes Riemengetriebe wechselweise an einer unteren bzw. oberen Schmalseite des Paneels in Reihe hintereinander eingesetzt werden (DE-AS 20 21 580), wobei in diesem Fall eine Wechselwirkung zwischen den Schwenkbewegungen der einzelnen Paneele und entsprechenden Verdrehbewegungen der Riemenscheiben erfolgt Nachteilig bei diesen bekannten Einrichtungen ist einmal die Verwendung durchgehender Gelenkachsen bzw. Drehstäbe, was zu einem unerwünscht hohen Gewicht der Gesamteinrichtung führt Darüber hinaus wirkt sich bei der Verwendung von abwechselnd an der Ober- und Unterkante vorgesehenen Riemengetrieben eine unerwünschte Beeinträchtigung des synchronen Bewegungsablaufes der Paneele aus, welche auf die unter Umständen bis zu einigen 100° betragenden Temperaturunterschiede zwischen den oberen und den unteren Schmalseiten der Paneele zurückzuführen sind. Diese hohen Temperaturdifferenzen wirken sich in entsprechend unterschiedlichen Wärmedehnungen der Übertragungselemente aus, welche dann aufgrund ihrer schlupffreien Ausbildung einen ungleichmäßigen Bewegungsablauf beim Auffalten zur Folge haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung die Zuverlässigkeit der Auf- und Einfaltbewegungen bei gleichzeitig verringertem Gewicht zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Verwendung von Zahnradpaaren bei den wechselseitig an der oberen und unteren Schmalseite der Paneele angeordneten Getrieben ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Ausgleich von unterschiedlichen Wärmedehnungen durch gegenseitiges Längsverschieben der kämmenden Zähne. Das Vorsehen jeweils gesonderter Gelenke im oberen und unteren Bereich der Paneele führt zu der angestrebten Gewichtsverringerung.

Im folgenden wird ein Ausfühiungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Perspektivzeichnung eines teilweise aufgefalteten Solarzellen-Auslegers für einen Raumkörper beschrieben.

Je einer der dargestellten Ausleger ist an jeder Seite eines Satellitengehäuses 2 befestigt und besteht aus eckigen Paneelen 3—7 als Tragelemente für — nicht dargestellte — Solarzellen, die über Gelenke 10—13 schwenkbar miteinander verbunden sind und entgegengerichtete relative Schwenkbewegungen ausführen können. Das erste Tragelement 3 ist mittels zweier gesonderter Gelenke 10, U am Satellitengehäuse 2 schwenkbar befestigt sowie über zwei an seiner anderen Längsseite vorgesehene Gelenke 12, 13 mit dem folgenden Tragelement 4 schwenkbar verbunden. Die weiteren Paneele 5, 6 und 7 sind über gleich ausgebildete obere und untere Gelenke 12 und 13 aneinander angelenkt. Zur Gewichtseinsparung haben die Gelenke 10—13 eine geringe Länge und sind jeweils nur am Oberteil und am Unterteil jedes Paneels 3—7 vorgesehen.

An der mit dem Satellitengchäuse 2 fest verbundenen Gelenkachse 14 des unteren Gelenkes 11 ist ein Kegelrad 15 befestigt, das mit einem Kegelrad 16 in Eingriff steht. Dieses Kegelrad 16 liegt auf einer an der unteren Schmalseite des ersten Paneels 3 in Lagern 17 gelagerten Welle 18, die von einem Motor 19 antreibbar ist und an ihrem anderen Ende ein weiteres Kegelrad 20 trägt. Ein mit diesem Kegelrad 20 kämmendes Kegelrad 21 ist am unteren Ende der Gelenkachse 22 des unteren

Gelenkes 13 zwischen den Paneelen 3 und 4 befestigt, welche mit dem Paneel 4 drehfest verbunden ist Die Kegelradpaare 15, 16 und 20, 21 bilden zusammen mit der Welle 18 und den Gelenkachsen 14, 22 ein erstes Getriebe 23.

An der oberen Schmalseite des folgenden Paneels 4 ist ein weiteres Getriebe 24 vorgesehen, das ebenfalls aus zwei Kegelradpaaren 25,26 bzw. 27,28 und einer in Lagern 29 drehbar aufgenommenen Übertragungswelle 30 besteht. Das Kegelrad 26 sitzt fest auf der mit dem ι ο ersten Paneel 3 drehfest verbundenen Gelenkachse des oberen Gelenkes 12 zwischen den beiden Paneelen 3,4. Je ein gleich ausgebildetes Getriebe 31, 32 ist an der unteren bzw. oberen Schmalseite der folgenden Paneele 5 und 6 vorgesehen. Durch diese Ausbildung und wechselseitige Anordnung der Getriebe an den unteren und oberen Schmalseiten der aufeinanderfolgenden Paneele 3—7 ergibt sich eine genaue Synchronisation und Lagesteuerung der Auf- und Einfaltt-'wegungen aller Paneele. Die Steuerung der Bewegung eines einzigen Paneels 3 genügt zur entsprechenden Bewegungssteuei'ung aller weiteren Paneele 4—7, die am Ende jedes Bewegungsablaufes entweder ihre nahezu geradlinige Betriebslage senkrecht zum Satellitengehäuse 2 oder ihre voll zusammengefaltete Staulage einnehmen.

Als Antrieb zum Auf- und Eirifalten der Panec'e 3—7 ist nahe an den beiden Gelenken 10 und 11 zwischen dem Satellitengehäuse 2 und dem ersten Paneel 3 ein Motor 33 vorgesehen, der direkt auf dieses Paneel 3 Jo einwirkt. Der Antrieb kann jedoch auch indirekt durch den der Welle 18 des ersten Getriebes 23 zugeordneten Motor 19 erfolgen, wobei zur größeren Betriebssicherheit beide Motoren 19, 33 gemeinsam oder jeweils gesondert betrieben werden können.

Zur Erzielung eine- gleichmäßigen Auf- und Einfaltbewegung aller Paneele ist der Durchmesser des auf der Achse 14 des ersten unteren Gelenkes 11 drehfest aufgezogenen Kegelrades 15 doppelt so groß wie die Durchmesser der anderen, jeweils gleichgroßen Kegelräder, wodurch bei einer Schwenkbewegung des ersten Paneels 3 um 90° eine Schwenkbewegung der folgenden Paneele 4—7 um jeweils 180° gegeneinander eintritt. Beim Auffalten durch einen oder beide Motoren 19, 33 wird auf die Welle 18 ein Drehmoment M1 ausgeübt, welches durch die Wellendrehung eine Schwenkbewegung des Paneels 3 gegenüber dem Saiellitengehäuse 2 über das Kegelradpaar 15,16 in Richtung des Pfeils M1 und gleichzeitig eine Rotation der mit dem folgenden Paneel 4 drehfest verbundenen Gelenkachse 22 sowie eine Schwenkbewegung dieses Paneels 4 in Pfeilrichtung F2 bewirkt. Diese Bewegungen werden mittels der weiteren Getriebe 24, 31 und 32 mit Momenten M2, M3 und Λ/4 auf die foigenden Paneele 5, 6 und 7 übertragen. Zur Sicherung der Betriebslage bei vollaufgefalteten Paneelen ist eine Verriegelung in Form eines Endanschlages 34, z. B. eines Magneten, vorgesehen.

In der Zeichnung sind die jeweiligen gegensinnigen Schwenkbewegungen von jeweils gleicher Amplitude durch die Richtungspfeile Fl bzw. F2 gekennzeichnet. An das in der Zeichnung letzte Paneel 7 können sich in gleicher Weise ausgebildete weitere Paneele mit weiteren Getrieben anschließen. Selbstverständlich ist jeweils ein dargestellter Ausleger an jeder Seite des Satellitengehäuses vorgesehen, wobei die Auf- und Einfaltbewegungen beider Ausleger über die Antriebsmotoren aufeinander abgestimmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum synchronen gegenseitigen Verschwenken von plattenförmigen Paneelen für insbesondere Solarzellen, die über Gelenkachsen aneinander angelenkt sind und ziehharmonikaartig aus einer eingefalteten Staulage an einem Grundkörper, insbesondere einem Sateüitengehäuse, durch einen motorischen Antrieb in eine Strecklage entfaltbar sowie aus dieser in die Staulage zurückfaltbar sind, wobei in Längsrichtung des Auslegers jeweils abwechselnd an der unteren und oberen Schmalseite jedes Paneels Getriebe hintereinander angeordnet sind, die mit dem zugehörigen Paneel über Gelenkachsen drehfest verbundene Getrieberäder aufweisen, dadurch gekennzeichne?, daß jedes Getriebe (23,24,31,32) eine an der Unter- bzw. Oberseite der Paneele (3—7) gelagerte Welle (18, 30) aufweist, an deren beiden Enden weitere, mit den als Zahnrädern ausgebilde- μ ten Getrieberädern (15, 21, 26, 28) kämmende Zahnräder (16,20,25,27) befestigt sind, und daß die Gelenkachsen (14, 22) der mit den Paneelen verbundenen Getrieberäder sich lediglich längs des Oberteils bzw. Unterteils des jeweiligen Paneels erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweitmotor (33) nahe der ersten Gelenkachse (14) angeordnet ist, der direkt auf das zugeordnete Tragelement (3) einwirkt. »'